(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ガラス製造装置が切り株状被駆動ローラと切り株状アイドルローラとを備え、かつ該方法により制御される前記固定ローラおよび前記浮動ローラが、前記切り株状被駆動ローラおよび前記切り株状アイドルローラのうち少なくとも1つの一部であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【0010】
フラットパネルディスプレイに使用される高品質の薄型板ガラスは、オーバーフローダウンドロープロセスなどのフュージョンプロセスを用いて生成することができる。
図1は、ガラス製造システム10の一例の実施形態を示したものであり、すなわち、より具体的には、板ガラス17を製造するためにフュージョンプロセスを実施するフュージョンドロー装置を示している。ガラス製造システム10は、溶解槽12、清澄槽14、混合槽16(例えば、図示の撹拌チャンバ)、送出槽18(例えば、図示のボウル)、成形槽20(例えば、図示のアイソパイプ)、牽引ローラアセンブリ22、および移動アンビル装置24(TAM)を含み得る。
【0011】
溶解槽12では、ガラスバッチ材料が矢印26で示したように導入されて溶解され、溶融ガラス13が形成される。清澄槽14は高温の処理エリアを有し、このエリアが溶融ガラス13を溶解槽12から受け入れて、ここで溶融ガラス13から泡が除去される。清澄槽14は、清澄器‐撹拌チャンバ接続管28で混合槽16に接続される。さらに混合槽16は、撹拌チャンバ‐ボウル接続管30で送出槽18に接続される。送出槽18は、溶融ガラス13を下降管32から注入口34へと、さらには成形槽20内へと送出する。成形槽20は溶融ガラス13を受け入れる開口36を含み、溶融ガラスは、トラフ38に流れ入った後に溢れ出しかつ成形槽20の両側面を流れ落ちてから、底部40として知られる位置で融合する。底部40は両側面が合流する場所であり、また2つの溢れ出た溶融ガラス13の壁が再合流する場所である。その後、溶融ガラス13は牽引ローラアセンブリ22で下方に延伸されて、ガラスリボン15が形成される。さらにその後TAM24が、延伸されたガラスリボン15に罫書きし、ガラスリボンはさらに個々の板ガラス17に分離される。
【0012】
図2に示したように、牽引ローラアセンブリ22は、複数のローラ組と、ローラの動作を制御するコントローラ54とを含み得、これらのローラ組はリボン15を下方へと案内するために溶融ガラスのリボン15のエッジに沿って提供される。溶融ガラスのリボン15沿いの既定位置に提供される1組のローラは、第1端部56に位置するローラ対と、反対側の第2端部58に位置付けられたローラ対とを含む。牽引ローラアセンブリ22は、エッジローラ(ER)42、44の組、切り株状被駆動ローラ(DSR)46、48の組、および/または切り株状アイドルローラ(ISR)50、52の組を含み得、これらは溶融ガラスのリボン15に沿って下流方向に配置される。これらのローラ組は、一般に、下流方向に以下の順、すなわち、ER、DSR、およびISRの順で配列され得る。このローラは、様々な様態で具現化することができる。例えば各ローラは、ローラ42、44およびローラ50、52で示されているように、水平に配向された縦軸を含むものでもよい。さらに、第1端部56のローラ対と第2端部58のローラ対とを、ローラ50、52で示されているように、リボン15の両側のローラが1つのものとして回転するように互いに作動的に接続してもよい。あるいは、各ローラの縦軸は、例えばローラ46、48で示されているように下方に傾斜していてもよい。ER、DSR、およびISRは、
図2では特定の構成を有しているように示されているが、この水平な、または下方に傾斜した、あるいは作動的に接続された構成を、いずれのローラ組に適用してもよい。さらに、以下でより十分に論じるが、水平なローラまたは下方に傾斜したローラは、互いに平行に配列されている、固定ローラと浮動ローラとを含んでもよい。
【0013】
図3A〜3Bに示されているように、牽引ローラアセンブリ22内のローラの縦軸をコントローラ54との通信に基づいて移動させる、機構21の2つの実施形態が提供される。各ローラ対は、回転固定軸62を有する固定ローラ60と回転浮動軸66を有する浮動ローラ64とを含み、かつローラ60、64は既定の距離離れて互いに平行に配列されている。リボン15は固定ローラ60と浮動ローラ64との間で延伸され、また固定ローラ60および浮動ローラ64の回転方向は、ローラ60、64がガラスのリボン15を下方向に移動させるような方向である。
図4Aに示されているように、回転が開始される前に固定ローラ60および浮動ローラ64は、初期固定位置68および初期浮動位置70に夫々位置している。例えば、初期固定位置68および初期浮動位置70は、夫々軸上の点X
1およびX
2とすることができる。
【0014】
ガラス製造システム10の動作中、浮動ローラ64に加えられた力に応じて浮動軸66は動くことができるため、浮動ローラ64は浮動することができる。これは、例えば
図3A〜3Bにおいてリボン15の右側に示されている機構23によって可能となり得、このとき浮動ローラ64はガラスのリボン15に対して一定量の力を加え、一方固定ローラ60は同じ量の反力をリボン15に対して反対方向に加える。この機構23において、L字状部材72は固定点74に関して旋回するように構成され、かつL字状部材72は、第1端部76に重し78を有し、そして第2端部80には、L字状部材72に旋回可能に連結されかつ実質上直線状に、すなわち
図3A〜3Bにおいて実質上水平に移動するよう構成された、第2リンク82を含む。重し78がこうして付勢して、L字状部材72を時計回りに回転させ、さらに第2リンク82を、リボン15に対して一定量の力を加えるようにリボン15に向かって移動させる。リボン15に加える力の量は、重し78を変更することで変えることができる。これに対し、モータ84、ギアボックス、およびベルトドライブ(
図3A)や、あるいはリニアアクチュエータ86のようなサーボ機構(
図3B)などの機構25を動作させて固定ローラ60の位置を変化させる場合を除き、固定ローラ60の位置は固定される。
図3Aにおいて、モータ84はアーム88を、時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に回転させて第1リンク90を移動させることができる。第1リンク90は、アーム88に旋回可能に接続されて、実質上直線状にリボン15へ向かったりリボンから離れたりするように移動するよう構成されている。
図3Bにおいて、第1リンク90の運動は、電気、油圧、または空気圧などを動力源とし得る、リニアアクチュエータ86により制御される。固定ローラ60の実質上線形の運動は、
図3A〜3Bにおいて部分透視図で示されている。また浮動ローラ64も同様の形で移動し得る。
【0015】
図3A〜3Bにさらに示されているように、固定軸62および浮動軸66の位置を、夫々第1センサ92および第2センサ94で検出してもよい。第1センサ92および第2センサ94は、ラインに沿って夫々固定軸62および浮動軸66の位置を検出または監視することができ、かつこれらのセンサはケーブルトランスデューサ(cable transducer)またはストリングポテンショメータで具現化することができる。さらに、固定軸62および浮動軸66の位置は、軸62、66の配向が変化しないよう、平行移動によって変えてもよい。さらにガラス製造システム10は、
図3A〜3Bで示したように、牽引ローラアセンブリ22が位置付けられているエリアに隣接して測定装置96を備えてもよい。測定装置96は、リボン15の延伸部に亘る種々の地点でリボンのポジションを測定するように構成することができる。この測定装置96は測定に紫外線を利用してもよい。測定装置96は、板ガラス製品の応力および平坦度が決定される、リボン15の硬化ゾーン近傍に位置付けてもよい。
【0016】
図4A〜4Bに示されているように、本書において論じられる方法および装置は、適切に位置合わせされた位置から浮動ローラ64が逸れた状況で、固定ローラ60および浮動ローラ64を再位置合わせするために提供される。浮動ローラ64の位置は、例えばローラの摩耗などから起こる動作条件の変化に起因して逸れることになり、これがリボン15の形状の不一致に繋がり得る。
図4Aは、上流のエッジローラ42、44と切り株状被駆動ローラ46、48(または切り株状アイドルローラ50、52)とを通って鉛直に真っ直ぐな構成で下方に延伸されている、リボン15を示している。
図4Aは、固定ローラ60および浮動ローラ64の、適切に位置合わせされた位置(すなわち、初期固定位置68および初期浮動位置70)を示している。固定ローラ60および浮動ローラ64は、切り株状被駆動ローラ46、48または切り株状アイドルローラ50、52のいずれかの一部とし得る。
図4Bにおいて固定ローラ60および浮動ローラ64は、ローラ60、64の直径が使用すなわち摩耗によって減少したため、正しく位置合わせされていない位置にある。上述したように、ローラが摩耗しても固定軸62の位置は変化しないが、浮動軸66の位置は
図4Bで左の方にシフトした。これは、浮動ローラ64が、リボン15に対する一定の力を維持するように構成されているためである。これにより、リボン15は
図4Bに点線で示されている鉛直かつ真っ直ぐな構成から逸脱することになり、さらにローラ60、64を再位置合わせして、
図4Cに示されているようにリボン15を所望の鉛直かつ真っ直ぐな様態で延伸するようにすることが必要となる。
【0017】
図5Aは、鉛直かつ真っ直ぐなリボンの延伸を実現するようにローラ60、64の位置を調節する、第1の実施形態のポジション制御方式100(すなわち、「フィードフォワード制御方式」)を示している。このポジション制御方式100は、ループされる方法すなわち制御ロジックを表し、これによってコントローラ54はローラ60、64の軸62、66の位置を調節する。コントローラ54は、牽引ローラアセンブリ22とともに動作する単一の処理装置でもよいし、あるいは多数の個別の装置でもよいことに留意されたい。コントローラ54は、センサ92、94および測定装置96と電気的に通信する。ポジション制御方式100は、浮動軸66の位置が初期浮動位置70から既定値を超えた量だけずれたときにはいつでも実行されるように構成してもよく、この既定値によって調節の頻度を制御する。第1の実施形態のポジション制御方式100では、ステップ114において浮動軸66の位置を第2センサ94により測定し、加減算器106および推定器102に伝えられる。推定器102は、第2センサ94により測定された検出された浮動軸66の位置y
rに基づいてローラの摩耗rw
eを推定する、アルゴリズムを含み得る。浮動軸66の検出された位置y
rが初期浮動位置70から大きく逸脱している場合には、推定されるローラの摩耗rw
eは大きくなるであろう。固定軸62の位置はローラ60、64を使用しても変化しないため、ローラ60、64が摩耗してローラ60、64の直径がより小さくなると、浮動軸66の位置のみが変化する。例えば、固定軸62および浮動軸66は夫々、初期固定位置68および初期浮動位置70から点X
1および点X
2−dへとシフトし得、このとき第2センサ94は、浮動軸66が距離dだけ左に移動したと検出することになる。この検出に基づき、各ローラ60、64に同じ量のローラ摩耗が経時的に生じたと想定して、推定器102は、d/2のローラ摩耗が固定ローラ60および浮動ローラ64の夫々に帰せられると判定できる。そしてコントローラ54は、リボン15の鉛直かつ真っ直ぐな配向を実現するために、固定軸62および浮動軸66を、
図4Bの右の方へd/2だけ、すなわち点X
1+d/2および点X
2−d/2へと移動する必要があると判定し得る。このとき、浮動軸66の位置に基づき、推定されるローラ摩耗rw
eが推定器102から外側ループフィードフォワードコントローラ104へと伝えられ、このコントローラ104が、固定軸62の第1補助目標位置u
fdを生成する。次に、外側ループフィードフォワードコントローラ104からの固定軸62の第1補助目標位置u
fdと、ステップ114からの浮動軸66の検出された位置y
rとに基づき、加減算器106で、固定軸62の最終目標位置u
fが判定される。例えば、最終目標位置u
fの値は、
図5Aに示されているように、第1補助目標位置u
fdから浮動軸66の検出された位置y
rを差し引いたものと等しくなり得る。次に、内側ループフィードバックコントローラ108が、加減算器106からの固定軸62の最終目標位置u
fに基づいて、固定軸62をその現在の位置から移動させなければならない補正量u
rを生成する。ステップ110では、第2組の因子dをポジション制御方式100において考慮するために入力してもよく、これらの因子は、TAMから上方に伝播する波、溶融ガラスの流速、温度に起因するプロセスドリフトなどから生じる影響を表す外乱因子でもよい。その後ステップ112で、第2組の因子を考慮して補正量u
rをさらに調節してもよく、そして固定軸62の位置を補正量u
rだけ移動させてローラ60、64を再位置合わせしてもよい。ステップ112は、補正量u
r、外乱因子d、および浮動軸66の検出された位置y
rをデータとしてさらに蓄積することで、これらのパラメータ間の物理的関係、数学的関係、または他の関係を判定することができる。その後、ポジション制御方式100全体を、ステップ114から始めて繰り返してもよい。
【0018】
図5Bは、ローラ60、64の位置を調節するための、第2の実施形態のポジション制御方式101を示している。この第2の実施形態(すなわち、「フィードフォワードおよびフィードバック制御方式」)は、点線内に包囲されている第1の実施形態のポジション制御方式100を含み、さらにポジション制御方式101にはリボンポジションy
bの測定が取り入れられている。ステップ118では、リボンポジションy
bが測定装置96によって上述したように検出され、加減算器122に伝えられる。加減算器122には、基準リボンポジションrが、参照ブロック120から提供されてさらに入力される。加減算器122はこうして、検出されたリボンポジションy
bを基準リボンポジションrから減じることによって、基準リボンポジションrからリボン15がずれている誤差量r−y
bを判定する。誤差量r−y
bを、その後、第2補助目標位置u
fbを判定する外側ループフィードバックコントローラ124に伝える。第2補助目標位置u
fbはその後、加減算器106に伝えられ、ここで第1補助目標位置u
fdおよび第2補助目標位置u
fbの和から浮動軸66の検出された位置y
rを減じて、固定軸62の最終目標位置u
fを得る。すなわち、第2の実施形態のポジション制御方式101は、固定軸62の最終目標位置u
fがリボンポジションy
bをさらに考慮して判定される点で、第1の実施形態とは異なっている。さらに第2の実施形態では、ステップ116において、リボンポジションy
bと浮動軸66の検出された位置y
rとをデータとしてさらに蓄積することで、これらのパラメータ間の物理的関係、数学的関係、または他の関係を判定することができる。さらに、リボンポジションy
bと、DSRローラのポジションと、そしてISRローラのポジションとの間の関係を、得られたデータから判定することもできる。その後、ポジション制御方式101全体をステップ118で繰り返してもよい。
【0019】
例示的な、限定するものではない実施形態は以下のものを含む。
【0020】
C1.板ガラスを作製する方法において、溶融ガラスのリボンを、回転固定軸を有する固定ローラと回転浮動軸を有する浮動ローラとを含むガラス製造装置で成形する工程であって、前記固定ローラおよび前記浮動ローラが、既定の距離離れて互いに平行に配列され、前記固定ローラおよび前記浮動ローラが、該ローラ間で前記溶融ガラスのリボンを延伸するよう適合されたものであり、前記回転固定軸が初期固定位置を有しかつ前記回転浮動軸が初期浮動位置を有している、工程、前記浮動軸の第2位置を検出する工程、および、前記浮動軸の前記第2位置と前記浮動軸の前記初期浮動位置との間の差が既定値を超えた場合に、ポジション制御方式を実行する工程であって、該ポジション制御方式が、前記浮動軸の前記第2位置を含む、第1組の1以上の因子に基づいて、前記固定軸の最終目標位置を判定するステップと、前記最終目標位置に到達させるために前記固定軸を移動させる補正量を、判定するステップと、さらに、前記固定軸を、該固定軸の前記最終目標位置まで前記補正量だけ移動させるステップとを含むものである、工程、を含むことを特徴とする方法。
【0021】
C2.前記ポジション制御方式が、前記浮動軸の前記第2位置に基づいてローラ摩耗を推定するステップをさらに含み、前記第1組の因子が、該ローラ摩耗をさらに含むことを特徴とするC1記載の方法。
【0022】
C3.前記ガラス製造装置が、初期リボンポジションに対する第2リボンポジションを検出するよう構成された測定装置をさらに含み、前記第1組の因子が、該第2リボンポジションをさらに含むことを特徴とするC1またはC2記載の方法。
【0023】
C4.前記ポジション制御方式を実行するステップが、前記浮動軸の前記第2位置に基づいて前記ローラ摩耗を推定するステップと該ローラ摩耗に基づいて前記固定軸の第1補助目標位置を判定するステップとを含み、前記第1組の因子が、前記浮動軸の前記第2位置と、前記第2リボンポジションと、前記ローラ摩耗とをさらに含み、前記ポジション制御方式が、前記第2リボンポジションに基づいて前記固定軸の第2補助目標位置を判定するステップをさらに含み、前記最終目標位置が、前記第1補助目標位置と前記第2補助目標位置との和から前記浮動軸の前記第2位置を減じたものと定義されることを特徴とするC3記載の方法。
【0024】
C5.前記ポジション制御方式が、第2組の1以上の因子に基づいて前記補正量を調節するステップをさらに含むことを特徴とするC1からC4いずれか1項記載の方法。
【0025】
C6.前記第2組の因子が、少なくとも1つの外乱因子を含むことを特徴とするC5記載の方法。
【0026】
C7.前記ガラス製造装置が切り株状被駆動ローラと切り株状アイドルローラとを備え、かつ該方法により制御される前記固定ローラおよび前記浮動ローラが、前記切り株状被駆動ローラおよび前記切り株状アイドルローラのうち少なくとも1つの一部であることを特徴とするC1からC6いずれか1項記載の方法。
【0027】
C8.前記ポジション制御方式を実行する頻度を制御するため、前記既定値が調節可能であることを特徴とするC1からC7いずれか1項記載の方法。
【0028】
C9.前記浮動軸の前記第2位置と前記浮動軸の前記初期浮動位置との間の差が、前記初期浮動位置を初期点の位置とした、所与の方向の所与の値を有するベクトルで表される場合、前記補正量が、前記所与の方向と実質上反対方向の、前記所与の値の1/2のものであることを特徴とするC1からC8いずれか1項記載の方法。
【0029】
C10.前記固定軸を移動させるステップが、平行移動によるものであることを特徴とするC1からC9いずれか1項記載の方法。
【0030】
C11.連続して移動しているガラスリボンを製造するためのガラス製造装置において、初期固定位置を有する回転固定軸を備えた固定ローラ、初期浮動位置を有する回転浮動軸を備えた浮動ローラであって、前記固定ローラと該浮動ローラが、既定の距離離れて互いに平行に配向されている、浮動ローラ、前記固定軸の位置を監視するよう構成されている第1センサ、前記浮動軸の位置を監視するよう構成されている第2センサ、前記第1センサおよび前記第2センサと通信しているコントローラ、および、前記コントローラに動作可能に接続され、かつ、前記浮動軸の前記位置と前記初期浮動位置との間の差が既定値を超えたときに前記固定ローラを移動させるよう構成されている、機構、を備えていることを特徴とする装置。
【0031】
C12.前記固定ローラおよび前記浮動ローラが該ローラ間で溶融ガラスの前記リボンを延伸している、該装置の動作中、前記浮動ローラが前記リボン上に一定量の力を加えるように、前記固定軸の位置が固定されかつ前記浮動ローラの位置が浮動していることを特徴とするC11記載の装置。
【0032】
C13.前記コントローラが、前記固定ローラを補正量だけ移動させることを特徴とするC11またはC12記載の装置。
【0033】
C14.前記機構がサーボ機構を含むことを特徴とするC11からC13いずれか1項記載の装置。
【0034】
C15.前記第1センサおよび前記第2センサが、ストリングポテンショメータを含むことを特徴とするC11からC14いずれか1項記載の装置。
【0035】
C16.初期リボンポジションに対する第2リボンポジションを測定するよう構成された、測定装置をさらに含むことを特徴とするC11からC15いずれか1項記載の装置。
【0036】
C17.前記測定装置が紫外線放射を放出するものであることを特徴とするC16記載の装置。
【0037】
C18.切り株状被駆動ローラと切り株状アイドルローラとをさらに備え、前記方法により制御される前記固定ローラおよび前記浮動ローラが、前記切り株状被駆動ローラおよび前記切り株状アイドルローラのうち少なくとも1つの一部であることを特徴とするC11からC17いずれか1項記載の装置。
【0038】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。すなわち、本開示の改変および変形が添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本発明はこの改変および変形を含むと意図されている。